2014年高考专题-光的干涉和衍射要点精析

光的干涉衍射要点精析
  一、考点理解
  1双缝干涉
  (1)两列光波在空间相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。
  (2半自动糊箱机)产生干涉的条件
  两个振动情况总是相同的波源叫相干波源,只有相干波源发出的光互相叠加,才能产生干涉现象,在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。
  (3)双缝干涉实验规律
  ①双缝干涉实验中,光屏上某点到相干光源的路程之差为光程差,记为
  若光程差核反应堆的慢化剂是波长λ的整倍数,即n=0123…)P点将出现亮条纹;若光程差是半波长的奇数倍n=0123…),P点将出现暗条纹。
  ②屏上和双缝距离相等的点,若用单光实验该点是亮条纹(中央条纹),若用白光实验该点是白的亮条纹。
  ③若用单光实验,在屏上得到明暗相间的条纹;若用白光实验,中央是白条纹,两侧是彩条纹。
  ④屏上明暗条纹之间的距离总是相等的,其距离大小与双缝之间距离d。双缝到屏的距离及光的波长λ有关,即。在d不变的情况下,和波长λ成正比,应用该式可测光波的波长λ
  ⑤用同一实验装置做干涉实验,红光干涉条纹的间距最大,紫光干涉条纹间距最小,故可知大于小于
  2.薄膜干涉
  (1)薄膜干涉的成因:
  由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成,劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹。
  (2)薄膜干涉的应用
  ①增透膜:透镜和棱镜表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波长的
石棉密封垫  ②检查平整程度:待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜,用单光进行照射,入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波,形成干涉条纹,待检平面若是平的,空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上,干涉条纹是平行的;反之,干涉条纹有弯曲现象。
  3.光的衍射
  (1)光的衍射现象
  光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。
  (2)光发生明显衍射现象的条件
白光干涉
  当孔或障碍物的尺寸比光波波长小,或者跟波长差不多时,光才能发生明显的衍射现象。
  (3)衍射图样
  ①单缝衍射:中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同。白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是紫光,最远离中央的是红光。
  ②圆孔衍射:明暗相间的不等距圆环。
  ③泊松亮斑:光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑,这是光能发生衍射的有力证据之一。
  二、方法讲解
  1.双缝干涉中条纹间距和位置的判断方法
  (1)影响条纹间距的因素:相邻亮纹或相邻暗纹的间距x与双缝到屏的距离成正比,与两狭缝之间距离d成反比,与光的波长λ成正比,即
  (2)中央位置是亮纹还是暗纹的条件:双缝到光屏中央距离相等,光程差为零,如果两光源振动完全一致,中央一定是亮纹,假如两光源振动正好相反,则中央为暗纹。
  (3)单光颜、频率、波长的关系:光的颜由频率决定,光的频率由光源决定,在可见光中红光频率最低,紫光最高,真空中各光速相同,由知,真空中红光波长最大,紫光最小。
  综合以上各点可知:(1)为了观察到清晰的干涉图样,必须使双缝距离d小到与波长相当,且使。(2)同样条件下,红光的干涉条纹间距最大,紫光最小。这就是白光干涉条纹中央为白,两边出现彩光带的原因。
  2.双缝干涉和棱镜使白光散的比较
  (1)形成原因不同:双缝干涉是光的干涉现象,棱镜散是光的折射现象。
  (2)发生条件比较:由
  可知,在同一种介质中,红光的频率最低,折射率最小,速度最大,波长最大,依次为红
橙黄绿蓝靛紫,所以双缝干涉中红光相邻亮纹间距最大,紫光最小;棱镜散中红光偏折角最小,紫光最大。
  3.光的干涉和光的衍射的比较
 
  (1)双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果,只是干涉条纹是有限的几束光的叠加,而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加。在双缝干涉实验中,光在通过其中的三个狭缝时,都发生了衍射而形成三个线光源,所以,一般现象中既有干涉又有衍射。
 
  (2)单缝衍射,照射光的波长越长,中央亮纹越宽,所以衍射和干涉都能使白光发生散现象,且中央白光的边缘均呈红。
 
  (3)干涉和衍射的图样有相似之处,都是明暗相间的条纹。只是干涉条纹中条纹宽度和
亮纹亮度基本相同,衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等,中央亮纹最宽最亮。
wcdl  三、考点应用
  1 如图所示,在暗室中从单点光源S直接射到屏上的一束光在SbSd之间,从S射到平面镜MN再反射到屏上的另一束光在MaNc之间(S在平面镜MN的像)。关于这时屏上是否可能出现明暗相间的条纹,下列说法正确的是(    热回收
A.不可能  B.可能,出现在ab之间  C.可能,出现在bc之间 
D.可能,出现在cd之间
  分析:由于S的像,可当成两个相干光源,从S发出的光射到bd区域,(似乎)从射出的光(其实是反射光)射到ac区域,故bc区为共同传播的区域,即干涉区,必出现明暗相间的条纹,故选C。  答案:C
  点评:本题主要考查光的干涉条件,并利用平面镜成像作图到相干光源和相干区域。要明白发生干涉时必须是两束光相遇,即光束叠加。 
  2 频率为的单光从投射到屏上,并且振动相同。若屏上的点PP的路程差为,问P点是亮条纹还是暗条纹?设O为到路程相等的点,则PO间有几条暗纹?几条亮纹?
  分析:先算出光的波长,由产生亮暗条纹的条件判断P点应出现亮条纹;又由解得k的值,再判断PO间亮纹和暗条纹数。
  解答:由公式得,满足产生亮纹的条件,则P点将出现亮纹;又由解得k =6,可判断PO间有6条暗纹,有5条亮纹(不包含PO两点)
  点评:尽管机械波和光波的产生本质不同,但都是波,具有共同的特性,它们的运动变化
规律很相似,研究方法和探索技巧同样适用,这样就可用研究机械波的方法、技巧、规律应用到光波中去,实现知识的迁移,能力的提高。
  3 ab两束平行的单光,当它们从空气射入水中时,发现b的折射线更靠近法线,由此可判定(   
  Aab容易发生衍射现象  B.在水中a的波长较短   C.在水中b的速度较大
  D.单光b的频率较低
  分析:由折射程度判断折射率的大小。进而确定光波频率的高低、波速的大小和波长的长短。
  解答:由于b的折射角较小,由判断得:水对b光的折射率大(),b光在水中的速度小(),表示b光的频率大()。由波长、频率、波速的关系可知,b光的波长短,所以a光更容易发生衍射,则A正确。
  点评:本题不仅运用单缝衍射现象的知识,还应用光的折射率及光的波长、频率、波速的
关系,综合分析、判断答案。
  4 有关光的双缝干涉和衍射的现象中,下列说法正确的是(   
  A.无论用什么光做双缝干涉实验,中央一定是亮纹
  B.用白光做双缝干涉实验时,得到的彩亮纹中最靠近中央的是红光
  C.用白光做单缝衍射实验,得到的彩条纹中偏离中央最远的是红光
  D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫,是由于增透膜增强了对紫光的透射
  分析:运用双缝干涉及单缝衍射的图样特征,分析ABC的正误;运用光的干涉原理判断D的正误。
  解答:因为中央到双缝的光程差恒为零,所以中央位置始终是亮纹,则A正确;因为双缝实验中屏上干涉条纹的间距与入射光波长成正比,白光中的紫光波长最短,所以得到的彩条纹中最靠近中央的是紫,则B错;白光中红光的波长最长,对同样的单缝,红光的衍射现象最明显,得到的中央亮纹最宽,所以彩条中偏离中央最远的是红光,则C对;照相
机镜头涂的增透膜,通常是针对人眼最敏感的绿光设计的,使从镜头反射的绿光干涉相消,而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱,所以看上去呈淡紫,并不是增强了对紫光的透射。
 
  答案:AC
 
  点评:本题要求认真观察做好光的干涉、衍射实验的现象,还要比较这两种现象的差异,重视干涉、衍射在科技和生产中的应用。
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本文发布于:2024-09-22 15:25:32,感谢您对本站的认可!

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